Способ ректификации

Изобретение относится к способам проведения тепломассообменных процессов, в частности к процессу циклической ректификации. Способ ректификации, содержащий подачу исходной смеси, флегмы и пара в ректификационную колонну, в которой они раздельно перемещаются с использованием контактных массообменных тарелок, причем в период подачи жидкой фазы отсекают поток паровой фазы, и вывод готового продукта, отличающийся тем, что подачу исходной смеси и пара осуществляют непрерывно, кроме того, пространство ректификационной колонны разделено на независимые секции, колонна содержит распределительные устройства, выполненные с возможностью синхронной подачи исходной смеси и флегмы последовательно в каждую из секций, кроме того, поток паровой фазы отсекают для секции, в которую поступает жидкая фаза. Технический результат выражается в повышении эффективности и оптимизации процесса ректификации в циклическом режиме. 3 ил.

 

Изобретение относится к способам проведения тепломассообменных процессов, в частности к процессу циклической ректификации, и может быть использовано в нефтехимической, химической и пищевой промышленностях, а также различных областях деятельности человека для разделения многокомпонентных жидких смесей.

Известен способ проведения процесса масообмена в циклическом режиме, заключающийся в попеременной подаче в основную колонну пара и жидкости с отводом из куба паровой фазы и подачей ее в дополнительную колонну во время подачи жидкости в основную колонну (см. авторское свидетельство СССР N 572285, МПК В 01 D 3/00, 1975).

Недостатком способа является то, что в циклах движения жидкости (когда пар в колонну не подается) в дефлегматоре за счет полной конденсации оставшихся в нем паров образуется вакуум, приводящий к тому, что пар, находящийся в колонне, устремляется в дефлегматор, препятствуя стеканию жидкости. В аппаратах с числом тарелок более 10-12 это явление нарушает их стабильную работу, вплоть до захлебывания.

Кроме того, поочередная работа основной и дополнительной колонн весьма затрудняет на практике выбор оптимальных значений продолжительности циклов для каждой колонны, ибо изменение этих параметров для основной колонны автоматически влечет за собой их изменение для дополнительной колонны.

В качестве ближайшего аналога принят способ проведения процесса массообмена в циклическом режиме, включающий попеременную подачу пара и жидкости в колонну, в котором предусмотрено в период подачи жидкости отсечение потока пара из колонны в конденсатор (см. авторское свидетельство СССР N 1005804, МПК В 01 D 3/00, 1983).

Недостаток этого способа заключается в том, что в условиях крупнотоннажных производств затруднительно осуществить согласование работы клапанов, установленных на линиях подачи питания, подачи и вывода паровой фазы, подачи греющего пара в куб из-за большой инерционности системы. Это усложняет практическую реализацию способа. Кроме того, при отсечении потока пара из колонны:

- паровой поток направляется в дополнительный холодильник для конденсации, что приводит к повышению затрат энергии на нагрев и охлаждение;

- подача хладоагента в дефлегматор продолжается, обусловливая его непроизводительный расход.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка технологии проведения циклической ректификации с высокой эффективностью.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении эффективности и оптимизации процесса ректификации в циклическом режиме, обусловленных следующими факторами:

- обеспечение непрерывной подачи пара и жидкости в ректификационную колонну;

- возможность осуществления непрерывной циклической ректификации при параллельной реализации паровых и жидкостных периодов;

- проведение процесса в одной колонне, без использования дополнительного оборудования.

Поставленная задача решается тем, что в способе ректификации, содержащем подачу исходной смеси, флегмы и пара в ректификационную колонну, в которой они раздельно перемещаются с использованием контактных массообменных тарелок, причем в период подачи жидкой фазы отсекают поток паровой фазы, и вывод готового продукта, подачу исходной смеси и пара осуществляют непрерывно, кроме того, пространство ректификационной колонны разделено на независимые секции, колонна содержит распределительные устройства, выполненные с возможностью синхронной подачи исходной смеси и флегмы последовательно в каждую из секций, кроме того поток паровой фазы отсекают для секции, в которую поступает жидкая фаза.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки «подачу исходной смеси и пара осуществляют непрерывно» обеспечивает возможность осуществления непрерывной циклической ректификации.

Признак «пространство ректификационной колонны разделено на независимые секции» способствует параллельной реализации паровых и жидкостных периодов в секциях.

Признаки «колонна содержит распределительные устройства, выполненные с возможностью синхронной подачи исходной смеси и флегмы последовательно в каждую из секций, кроме того поток паровой фазы отсекают для секции, в которую поступает жидкая фаза» обеспечивают смену паровых и жидкостных периодов в колонне, при которой параллельно реализуют переток жидкой фазы (исходной смеси, флегмы) в одной секции и движение паровой фазы с массообменными процессами в остальных секциях.

На фиг.1 изображен продольный разрез ректификационной колонны.

На фиг.2 изображена коаксиальная обечайка с элементами, закрепленными на валу.

На фиг.3 изображен вид снизу на регулятор потоков паровой фазы.

На чертежах показаны вертикальный корпус 1 ректификационной колонны, контактные массообменные тарелки 2, патрубок 3 подачи исходной смеси, патрубок подачи флегмы 4, патрубки 5 вывода полученных компонентов смеси, вертикальные перегородки 6, вертикальные секции 7, распределительные устройства 8 и 9 для исходной смеси и флегмы соответственно, регулятор потоков паровой фазы 10, коаксиальная обечайка 11, патрубки 12 подачи исходной смеси в секции 7, патрубки 13 подачи флегмы в секции 7, вал 14, стакан 15 со сквозным отверстием 16 и крышка 17 распределительного устройства 8 для исходной смеси, стакан 18 со сквозным отверстием 19 и крышка 20 распределительного устройства 9 для флегмы, привод 21 вала 14, патрубок подачи пара 22.

На чертежах не показаны необходимые для работы ректификационной колонны типовые теплообменные устройства – нагреватель, дефлегматор, холодильник.

Вертикальный корпус 1 соединен с нагревателем, дефлегматором, холодильником (на чертежах не показаны), и снабжен патрубком 3 подачи исходной смеси, патрубком 4 подачи флегмы, патрубком 22 подачи пара и патрубками 5 вывода полученных компонентов смеси.

Вертикальный корпус 1 содержит вертикальные перегородки 6, пересекающие все контактные массообменные тарелки 2 и разделяющие корпус 1 колонны на равные вертикальные секции 7.

Вертикальные перегородки 6 крепятся к стенкам вертикального корпуса 1 и коаксиальной обечайке 11.

Также в вертикальном корпусе 1 колонны установлена коаксиальная обечайка 11, снабженная патрубками 12 подачи исходной смеси в секции 7, патрубками 13 подачи флегмы в секции 7, и сообщенная с патрубком 3 подачи исходной смеси и патрубком 4 подачи флегмы.

Коаксиальная обечайка 11 ограничена регулятором потоков паровой фазы 10, который жестко закреплен на валу 14, установленном вдоль центральной оси колонны.

Регулятор потоков паровой фазы 10 выполнен в виде заслонки, закрепленной с возможностью горизонтального перемещения, размер которой не меньше размеров одной секции 7, и размещенной под вертикальными перегородками 6.

Кроме того, в полости коаксиальной обечайки 11 размещены распределительные устройства 8 и 9 для исходной смеси и флегмы соответственно, которые жестко закреплены на валу 14 и выполнены с возможностью последовательной подачи исходной смеси и флегмы в секции 7.

Распределительное устройство 8 для исходной смеси состоит из стакана 15 и крышки 17.

В случае, если патрубок 3 подачи исходной смеси расположен выше распределительного устройства 8, исходная смесь стекает. Если патрубок 3 подачи исходной смеси расположен ниже распределительного устройства 8, пространство между стаканом 15 и крышкой 17 будет заполняться исходной смесью до тех пор, пока ее уровень не достигнет сквозного отверстия 16 стакана 15.

Стакан 15 открыт со стороны патрубка 3 подачи исходной смеси и снабжен сквозным отверстием 16, выполненным на его боковой поверхности с возможностью сообщения сквозного отверстия 16 с патрубками 12 подачи исходной смеси в секции 7.

Крышка 17 распределительного устройства 8 размещена со стороны патрубка 3 подачи исходной смеси и установлена на расстоянии от стакана 15, причем пространство между стаканом 15 и крышкой 17 сообщено с патрубком 3 подачи исходной смеси.

Распределительное устройство 9 для флегмы состоит из стакана 18 и крышки 20.

В случае, если патрубок 4 подачи флегмы расположен выше распределительного устройства 9, флегма стекает. Если патрубок 4 подачи флегмы расположен ниже распределительного устройства 9, пространство между стаканом 18 и крышкой 20 будет заполняться флегмой до тех пор, пока ее уровень не достигнет сквозного отверстия 19 стакана 18.

Стакан 18 открыт со стороны патрубка 4 подачи флегмы и снабжен сквозным отверстием 19, выполненным на его боковой поверхности с возможностью сообщения сквозного отверстия 19 с патрубками 13 подачи флегмы в секции 7.

Крышка 20 распределительного устройства 9 размещена со стороны патрубка 4 подачи флегмы и установлена на расстоянии от стакана 18, причем пространство между стаканом 18 и крышкой 20 сообщено с патрубком 4 подачи флегмы.

Кроме того, стаканы 15 и 18 закреплены на валу 14 таким образом, чтобы их сквозные отверстия 16 и 19 были направлены в сторону регулятора потоков паровой фазы 10.

Предварительно осуществляют определение исходных параметров ректификационной колонны и процесса ректификации с использованием стандартных методик.

Тип (конструкция) контактных массообменных тарелок 2 непринципиальна, номер питающей тарелки определяют детальным потарельчатым расчетом с определением количества контактных массообменных тарелок 2, используя известные методы расчета процесса ректификации.

Количество вертикальных секций 7 определяется долей периода пропускания пара и может быть рассчитано известными методами расчета.

Минимальное количество вертикальных секций 7 – три, в противном случае не будет обеспечена непрерывная подача пара в ректификационную колонну.

Размеры регулятора потоков паровой фазы 10 зависят от количества секций 7 колонны и рассчитываются таким образом, чтобы при вращении регулятора потоков паровой фазы 10 доступ пара в одну из секций 7 всегда был закрыт.

Заявляемая ректификационная колонна работает следующим образом.

В вертикальный корпус 1 непрерывно подают исходную смесь (I) по патрубку 3 и паровую фазу (II) по патрубку 22 подачи пара.

За счет разницы температур и давления из-за работы нагревателя (на чертежах не показан), поток паровой фазы поднимается вверх по колонне, распределяется между секциями 7, в которых происходят массообменные процессы с находящейся на тарелках 2 жидкой фазой, следствием чего является ректификационное разделение и выделение компонентов из смеси.

Поток паровой фазы из верхней части колонны (III) через один из патрубков 5 поступает в дефлегматор, соединенный с холодильником (на чертежах не показаны), где конденсируется. Часть конденсата выводится в виде дистиллята, а остальную часть в виде флегмы (IV) подают по патрубку 4 в колонну.

Из патрубка 4 флегма (IV) в форме жидкой фазы поступает в пространство между стаканом 18 и крышкой 20 распределительного устройства 9, затем в полость стакана 18, откуда через сквозное отверстие 19 по патрубкам 13 поток флегмы попадает в секции 7, на верхнюю из контактных массообменных тарелок 2 и далее стекает на нижележащие контактные массообменные тарелки 2, в результате чего распределяется по контактным массообменным тарелкам 2, смешивается с исходной смесью и жидкая фаза далее взаимодействует с поднимающимся потоком паровой фазы (см выше).

Поскольку регулятор потоков паровой фазы 10 жестко закреплен на валу 14, при вращении вала 14 с помощью привода 21 происходит смена паровых и жидкостных периодов в секциях 7.

Из патрубка 3 исходная смесь в форме жидкой фазы поступает в пространство между стаканом 15 и крышкой 17 распределительного устройства 8, затем в полость стакана 15, откуда через сквозное отверстие 16 по патрубкам 12 поток исходной смеси попадает в секции 7, на питающую тарелку и далее стекает на нижележащие контактные массообменные тарелки 2, в результате чего распределяется по контактным массообменным тарелкам 2, смешивается с флегмой и жидкая фаза взаимодействует с поднимающимся потоком паровой фазы (см выше).

Высококипящий компонент, как тяжелая фракция исходной смеси, через патрубок 5 уходит в кубовый остаток (V) и выводится из нижней части колонны.

Поскольку распределительные устройства 8 и 9 жестко закреплены на валу 14, при вращении вала 14 с помощью привода 21, поступление исходной смеси из распределительного устройства 8 и флегмы из распределительного устройства 9 в секции 7 происходит последовательно, в период, пока сквозное отверстие 16 стакана 15 сообщается с соответствующим патрубком 12 подачи исходной смеси в секции 7 и сквозное отверстие 19 стакана 18 сообщается с соответствующим патрубком 13 подачи флегмы в секции 7.

Выполнение регулятора потоков паровой фазы 10 с размерами не меньше размеров одной секции 7 и направление сквозных отверстий 16 и 19 распределительных устройств 8 и 9 в сторону регулятора потоков паровой фазы 10, организуют синхронное поступление исходной смеси и флегмы и закрытие доступа потоков паровой фазы для одной и той же секции.

Таким образом, в процессе циклической ректификации параллельно реализуют переток жидкой фазы (исходной смеси, флегмы) в одной секции и движение паровой фазы с массообменными процессами в остальных секциях.

Способ ректификации, содержащий подачу исходной смеси, флегмы и пара в ректификационную колонну, в которой они раздельно перемещаются с использованием контактных массообменных тарелок, причем в период подачи жидкой фазы отсекают поток паровой фазы, и вывод готового продукта, отличающийся тем, что подачу исходной смеси и пара осуществляют непрерывно, кроме того, пространство ректификационной колонны разделено на независимые секции, колонна содержит распределительные устройства, выполненные с возможностью синхронной подачи исходной смеси и флегмы последовательно в каждую из секций, кроме того, поток паровой фазы отсекают для секции, в которую поступает жидкая фаза.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к насадочному листу для структурированной насадки. Насадочный лист содержит множество структурных элементов, которые выполнены и расположены таким образом, что они образуют первую тонкую структуру, а между соседними структурными элементами имеется первое расстояние.

Изобретение относится к химической промышленности. Поперечно-точные тарелки снабжены опорной системой (62), которая соединяет верхнюю поперечно-точную тарелку (22) с переливом нижней поперечно-точной тарелки (24).

Изобретение относится к конструкциям для поддерживания внутренних элементов в массообменных колоннах и способам подготовки и установки этих конструкций. Опорная балка для поддерживания внутренних элементов выполняется разделенной продольно на нижний и верхний сегменты, соединенные вместе соединителями в одном или более продольно разнесенных положениях.

Изобретение предназначено для очистки текучих сред. Способ пропускания одной или нескольких текучих сред через патрубок включает сбор жидкости на тарелке, содержащей указанный патрубок, который содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, а также нарезку, выполненную по меньшей мере на части внутренней стенки; пропускание пара через указанный патрубок и смешивание пара с жидкостью, поступающей в указанный патрубок через по меньшей мере одно отверстие, с целью придания вращательного движения пару и жидкости на выходе из указанного патрубка.

Изобретение относится к конструкции сепарационных устройств и может быть использовано для выделения тяжелых компонентов из многокомпонентных паров и газов в нефтегазовой промышленности.

Изобретение относится к аппаратам для проведения тепломассообменных процессов и может быть использовано в пищевой, химической, химико-фармацевтической и в других отраслях промышленности.

Изобретение относится к высокопроизводительным и высокоэффективным аппаратам прямоточной парожидкостной контактной очистки для использования в ректификационных колоннах и других устройствах парожидкостной контактной очистки.

Изобретение относится к технологии производства фенола и ацетона кумольным методом, в частности к стадии разделения продуктов расщепления алкиларилгидропероксида.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть реализовано в химической и нефтехимической промышленности. .

Изобретение относится к способам проведения тепломассообменных процессов, в частности к процессу циклической ректификации. Способ ректификации, содержащий подачу исходной смеси, флегмы и пара в ректификационную колонну, в которой они раздельно перемещаются с использованием контактных массообменных тарелок, причем в период подачи жидкой фазы отсекают поток паровой фазы, и вывод готового продукта, отличающийся тем, что подачу исходной смеси и пара осуществляют непрерывно, кроме того, пространство ректификационной колонны разделено на независимые секции, колонна содержит распределительные устройства, выполненные с возможностью синхронной подачи исходной смеси и флегмы последовательно в каждую из секций, кроме того, поток паровой фазы отсекают для секции, в которую поступает жидкая фаза. Технический результат выражается в повышении эффективности и оптимизации процесса ректификации в циклическом режиме. 3 ил.

Наверх